• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.353-353
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• 2014

본 연구에서는 Sputter를 이용하여 Room Temp.에서 증착된 NbOx 박막의 열처리에 따른 결정도를 분석하고, 이러한 결정도의 변화가 Metal Insulator Transition특성에 의한 Threshold switching에 어떠한 영향을 미치는 지에 대하여 연구하였다. NbOx 박막의 threshold switching 특성 분석을 위해, 1.4um의 TiN 위에 15nm의 NbOx를 증착하고 Top Electrode로 Pt를 증착하여 측정하였다. 증착된 NbOx는 Nb metal target으로 Reactive Sputter를 이용하여 Room Temp.에서 증착하였으며, 조성은 Partial Oxygen Pressure를 이용하여 조절하였다. 증착된 박막의 결정도는 TEM 및 XRD를 통하여 분석하였고 조성은 XPS를 이용하여 분석하였다. Sputter로 NbOx 증착 시 Partial Oxygen Pressure에 따른 조성을 XPS로 확인한 결과, Partial Oxygen Pressure 2%에서 NbOx의 조성을, 5%이상일 경우, Nb2O5의 조성을 가지는 것으로 확인되었다. Partial Oxygen Pressure 2%에서 증착한 NbOx 박막의 열처리에 따른 결정도를 분석한 결과, As-Dep상태에서는 amorphous상태였다가 600'C이상으로 1분간 열처리를 하였을 때 NbOx의 결정도가 증가함을 확인하였다. I-V 특성 측정 결과, 열처리 온도가 증가함에 따라 initial current가 점진적으로 증가하는 경향을 보이는데, 이는 열처리 시 amorphous상에서 poly-crystalline으로 미세구조의 변화가 일어나면서 grain boundary가 생성되며 생성된 grain boundary를 통해 leakage current가 증가하는 것으로 추측된다. 또한, 결정도가 증가함에 따라 electro-forming voltage가 감소하는 경향을 보이며 안정된 threshold switching 특성을 보이고 있다. 특히, 700'C 1분간 열처리 시에는 electro-forming 과정이 없이 threshold switching이 나타나는 현상이 관찰되었다. 이로 미루어 보아, threshold switching에서 나타나는 forming 현상은 local joule heating에 의해 박막이 결정화 되는 과정으로 추측된다. 결론적으로, 박막의 결정도가 initial current 및 Threshold switching 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.139-139
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• 2010

금속 실리사이드 나노입자는 열적 및 화학적 안정성이 뛰어나고, 절연막내에 일함수 차이에 따라 깊은 양자 우물구조가 형성되어 비휘발성 메모리 소자를 제작할 수 있다. 그러나 단일 $SiO_2$ 절연막을 사용하였을 경우 저장된 전하의 정보 저장능력 및 쓰기/지우기 시간을 향상시키는 데 물리적 두께에 따른 제한이 따른다. 본 연구에서는 터널장벽 엔지니어링을 통하여 물리적인 두께는 단일 $SiO_2$ 보다는 두꺼우나 쓰기/지우기 동작을 위하여 인가되는 전기장에 의하여 상대적으로 전자가 느끼는 상대적인 터널 절연막 두께를 감소시키는 방법으로 동작속도를 향상 시킨 $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ 및 $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ 터널 절연막을 사용한 금속 실리사이드 나노입자 비휘발성 메모리를 제조하였다. 제조방법은 우선 p-type 실리콘 웨이퍼 위에 100 nm 두께로 증착된 Poly-Si 층을 형성 한 이후 소스와 드레인 영역을 리소그래피 방법으로 형성시켜 트랜지스터의 채널을 형성한 이후 그 상부에 $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ (2 nm/ 2 nm/ 3 nm) 및 $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ (2 nm/ 3 nm/ 3 nm)를 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition)방법으로 형성 시킨 이후, direct current magnetron sputtering 방법을 이용하여 2~5 nm 두께의 $WSi_2$ 및 $TiSi_2$ 박막을 증착하였으며, 나노입자 형성을 위하여 rapid thermal annealing(RTA) system을 이용하여 $800{\sim}1000^{\circ}C$에서 질소($N_2$) 분위기로 1~5분 동안 열처리를 하였다. 이후 radio frequency magnetron sputtering을 이용하여 $SiO_2$ control oxide layer를 30 nm로 증착한 후, RTA system을 이용하여 $900^{\circ}C$에서 30초 동안 $N_2$ 분위기에서 후 열처리를 하였다. 마지막으로 thermal evaporator system을 이용하여 Al 전극을 200 nm 증착한 이후 리소그래피와 식각 공정을 통하여 채널 폭/길이 $2{\sim}5{\mu}m$인 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 비휘발성 메모리 소자는 HP 4156A semiconductor parameter analyzer와 Agilent 81101A pulse generator를 이용하여 전기적 특성을 확인 하였으며, 측정 온도를 $25^{\circ}C$, $85^{\circ}C$, $125^{\circ}C$로 변화시켜가며 제작된 비휘발성 메모리 소자의 열적 안정성에 관하여 연구하였다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.38 no.2
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• pp.65-68
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• 2005

The effect of crystal orientation and microstructure on the mechanical properties of $TaN_x$ was investigated. $TaN_x$ films were grown on $SiO_2$ substrates by ultrahigh vacuum unbalanced magnetron sputter deposition in mixed $Ar/N_2$ discharges at 20 mTorr (2.67 Pa) and at $350^{\circ}C$. Unlike the Ti-N system, in which TiN is the terminal phase, a large number of N-rich phases in the Ta-N system could lead to layers which had nano-sized lamella structure of coherent cubic and hexagonal phases, with a correct choice of nitrogen fraction in the sputtering mixture and ion irradiation energy during growth. The preferred orientations and the micro-structure of $TaN_x$ layers were controlled by varing incident ion energy $E_i\;(=30eV\~50eV)$ and nitrogen fractions $f_{N2}\;(=0.1\~0.15)$. $TaN_x$ layers were grown on (0002)-Ti underlayer as a crystallographic template in order to relieve the stress on the films. The structure of the $TaN_x$ film transformed from Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ to lamellar structured Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\varepsilon-TaN_x$ or Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy at the same nitrogen fraction $f_{N2}$. The hardness of the films also increased by the structural change. At the nitrogen fraction of $0.1\~0.125$, the structure of the $TaN_x$ films was changed from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x\;to\;\delta-TaN_x\;+\;\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy. However, at the nitrogen fraction of 0.15 the film structure did not change from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x$ over the whole range of the applied ion energy. The hardness increased significantly from 21.1 GPa to 45.5 GPa with increasing the ion energy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.211-212
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• 2010

GaN 기반의 상부발광형 LED는 동작되는 동안 생기는 전기적 단락, 그리고 칩 위의 p-형 전극과 n-형 전극 사이에 생기는 누설전류 및 신뢰성 확보를 위하여 칩 표면에 passivation 층을 형성하게 된다. SiO2, Si3N4와 같은 passivation layers는 일반적으로 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정을 이용한다, 하지만 이는 공정 특성상 plasma로 인한 damage가 유발되기 때문에 표면 누설 전류가 증가 한다. 이로 인해 forward voltage와 reverse leakage current의 특성이 저하된다. 본 실험에서는 원자층 단위의 박막 증착으로 인해 PECVD보다 단차 피복성이 매우 우수한 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)공정을 이용하여 Al2O3 passivation layer를 증착한 후, 표면 누설전류와 빛의 출력 특성에 대해서 조사해 보았다. PSS (patterned sapphire substrate) 위에 성장된 LED 에피구조를 사용하였고, TCP(Trancformer Copled Plasma)장비를 사용하여 에칭 공정을 진행하였다. 이때 투명전극을 증착하기 위해 e-beam evaporator를 사용하여 Ni/Au를 각각 $50\;{\AA}$씩 증착한 후 오믹 특성을 향상시키기 위하여 $500^{\circ}C$에서 열처리를 해주었다. 그리고 Ti/Au($300/4000{\AA}$) 메탈을 사용하여 p-전극과 n-전극을 형성하였다. Passivation을 하지 않은 경우에는 reverse leakage current가 -5V 에서 $-1.9{\times}10-8$ A 로 측정되었고, SiO2와 Si3N4을 passivation으로 이용한 경우에는 각각 $8.7{\times}10-9$과 $-2.2{\times}10-9$로 측정되었다. Fig. 1 에서 보면 알 수 있듯이 5 nm의 Al2O3 film을 passivation layer로 이용할 경우 passivation을 하지 않은 경우를 제외한 다른 passivation 경우보다 reverse leakage current가 약 2 order ($-3.46{\times}10-11$ A) 정도 낮게 측정되었다. 그 이유는 CVD 공정보다 짧은 ALD의 공정시간과 더 낮은 RF Power로 인해 plasma damage를 덜 입게 되어 나타난 것으로 생각된다. Fig. 2 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 forward voltage가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 0.07 V와 0.25 V씩 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 3 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 output power가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 2.7%와 24.6%씩 증가한 것을 볼 수 있다. Output power가 증가된 원인으로는 향상된 forward voltage 및 reverse에서의 leakage 특성과 공기보다 높은 Al2O3의 굴절률이 광출력 효율을 증가시켰기 때문인 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.35 no.8
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• pp.827-835
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• 1998

Blanket Copper films were chemically vapor deposited on six kinds for substrates for scrutinizing the change of characteristics induced by the difference of substrates and seeding layers. Both TiN/Si and {{{{ { SiO}_{2 } }}/Si wafers were used as-recevied and with the Cu-seeding layers of 40${\AA}$ and 160${\AA}$ which were produced by sputtering The CVD processes were exectued at the deposition temperatures between 130$^{\circ}C$ and 260$^{\circ}C$ us-ing (hfc)Cu(VTMS) as a precursor. The deposition rate of 40$^{\circ}C$ Cu-seeded substrates was higher than that of other substrates and especially in seeded {{{{ { SiO}_{2 } }}/Si substrate because of the incubation period reducing in-duced by seeding layer at the same deposition time and temperature. The resistivity of 160${\AA}$ Cu seeded substrate was lower then that of 40 ${\AA}$ because the nucleation and growth behavior in Cu-island is different from the behavior in {{{{ { SiO}_{2 } }} substrate due to the dielectricity of {{{{ { SiO}_{2 } }}.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.04a
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• pp.27-29
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• 2009

본 연구에서는 Titanate Nanotube (TNT)를 LBL-SA (layer-by-layer self-assembling) method을 이용하여 전기변색 (electrochromism device, ECD) 소자에 적용하고자 하였다. TNT 분말은 10M NaOH와 $TiO_2$를 혼합한 후 autoclave에서 130$^{\circ}C$, 48시간 동안 수열합성하여 제조하였다. 주사전자현미경 (SEM)으로 TNT 분말의 형상을 관찰한 결과, 직경 20$\sim$30nm, 길이 500$\sim$600nm의 튜브 형상을 나타내었으며, X-선 회절시험 (XRD) 결과 층상구조로 확인되었다. 코팅 물질의 표면 전하를 이용한 LBL-SA method에 적용시키기 위해 수용액 중에서 TNT 입자 표면 전하를 TBAOH (tetrabutylammonium hydroxide)를 적정하여 제타 전위 값이 -40mV로 최대가 되도록 하였으며, 이때 pH 값은 9로 나타났다. 2전극 시스템을 이용하여 cycle voltammetry를 측정한 결과, -0.5$\sim$-1.5V 영역에서 산화환원전위 피크가 뚜렷하게 나타났으며, 짙은 갈색으로 변색되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과로서 TNT 박막은 전기를 인가하였을 때 n-type 반도체 성질을 갖는 것으로 나타났으며, 앞으로 display 연구 분야에 적용할 수 있을 것으로 주목된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.9
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• pp.811-823
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• 1997

차세대 반도체 배선분야에서, Cu박막은 현재의 AI을 대체할 물질로서 대두되고 있으며 CVD에 의한 선택적 증착은 Cu의 patterning과 관련하여 상당한 관심을 일으키고 있다. 본 연구에서는 (hfac)Cu(VTMS)의 유기원료를 사용하여, CVD공정변수, 운반기체, 표면 처리 공정에 따른 SiO$_{2}$, TiN, AI기판에 대한 선택성을조사하였다. 선택성은 저온(15$0^{\circ}C$), 저합(0.3Torr)에서 향상될 수 있었으며, 특히, HMDS in-situ-predosing공정에 의해 더욱 향상될 수 있었다. 모든 경우에 대해, H$_{2}$운반기체가 Ar 보다 짧은 incubation time과 높은 증착 속도가 얻어졌으며, Cu입자들의 크기가 작고 연결상태가 보다 양호하였다. 이는 H$_{2}$경우에 기판표면에 원료가 흡착되어 핵을 형성시키는 위치 (-OH)가 보다 많이 제공되기 때문으로 여겨진다. 이러한 미세구조의 차이는 H$_{2}$경우에 보다 낮은 비저항을 얻게 했다. HMDS in-situ predosing공정에 의한 Cu박막내 불순물 차이는 없었으며 뚜렷한 비저항의 차이도 나타나지 않았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.05c
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• pp.93-96
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• 2002

In this study, PZT thin films were fabricated using sol-gel processing onto Si/$SiO_2$/Ti/Pt substrates. PZT sol with different Zr/Ti ratio(20/80, 30/70, 40/60, 52/48) were prepared, respectively. The films were fabricated by using the spin-coating method on substrates. The films were heat treated at $450^{\circ}C$, $650^{\circ}C$ by rapid thermal annealing(RTA). The preferred orientation of the PZT thin films were observed by X-ray diffraction(XRD), and Scanning electron microscopy(SEM). All of the resulting PZT thin films were crystallized with perovskite phase. The fine crystallinity of the films were fabricated. Also, we found that the ferroelectric properties from the dielectric constant of the PZT thin films were over 600 degrees, P-E hysteresis constant. And the leakage current densities of films were lower than $10^{-8}A/cm^2$. It is concluded that the PZT thin films by sol-gel process to be convinced of application for ferroelectric memory device.

• Progress in Superconductivity
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• v.10 no.1
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• pp.35-39
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• 2008

By using the hybrid physical-chemical vapor deposition (HPCVD) technique, we have fabricated $MgB_2$ thick films on $Al_{2}O_3$ substrates with various impurity layers of Ni, Ti, and SiC. We have found a significant enhancement of the critical current density ($J_c$) for $MgB_2$ films grown on impurity layered substrates, indicating that additional impurity layers were provided as possible pinning sites by chemical doping in $MgB_2$ films. All samples doped by Ni, Ti, and SiC were observed to have high superconducting transition temperatures of 39 - 41 K. The $J_c$ of $MgB_2$ films grown on SiC impurity layered substrates showed three times higher than that of undoped films at high magnetic fields above 1 T.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.07b
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• pp.589-592
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• 2002

The $Sr_{0.7}Bi_{2.3}Ta_2O_9$(SBT) thin films are deposited on Pt-coated electrode(Pt/TiO2/SiO2/Si) using RF magnetron sputtering method. The structural and electric properties of SBT capacitors were influenced with annealing atmosphere. In the XRD pattern, the SBT thin films in all annealing atmosphere had (105) orientation. In the SEM images, Bi-layered perovskite phase was crystallized in all annealing atmosphere and grains largely grew in oxygen annealing atmosphere. The maximum remanent polarization and the coercive electric field in oxygen annealing atmosphere are $12.40{\mu}C/cm^2$ and 48kV/cm respectively. The dielectric constant and leakage current density annealing in oxygen atmosphere are 340 and $6.81{\times}10^{-10}A/cm^2$ respectively. The fatigue characteristics of SBT capacitors did not change up to $10^{10}$ switching cycles.